HDMI/DVI技術(shù)與芯片及其應(yīng)用

顯示數(shù)據(jù)信道(DDC)是用于讀取表示接收側(cè)清晰度等顯示能力的擴(kuò)展顯示標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)(EDID)的信號(hào)線。搭載HDCP的發(fā)送接收設(shè)備之間也利用DDC線進(jìn)行密碼鍵的認(rèn)證。而連接源設(shè)備與接收器.任何源設(shè)備與接收器之間的HDMI連接都具有智能化的特點(diǎn)，即接收器的EDIDROM芯片將顯示所支持的全部音頻和視頻格式，包括色深模式。這種方式可以使用戶享受到經(jīng)過(guò)自動(dòng)優(yōu)化、達(dá)到最佳質(zhì)量模式的音頻與視頻體驗(yàn)，所有連接在一起的HDMI設(shè)備都能夠?qū)@種功能提供相互支持。

既然HDMI/DVI是基于TMDS技術(shù)支持，所以應(yīng)對(duì)其技術(shù)特征作分析。

2、TMDS(最小跳變差分信號(hào))技術(shù)特征

最小化傳輸差分信號(hào)(TMDS)作為電氣電平的標(biāo)準(zhǔn)。被應(yīng)用于發(fā)送數(shù)字視頻接口(DVl)及高清晰度多媒體接口(HDMl)的數(shù)據(jù)。其設(shè)計(jì)考慮因素之包括：

對(duì)內(nèi)偏斜(Intra-Pai rSkew)。在給定的一對(duì)差分信號(hào)上，真(true)信號(hào)及其互補(bǔ)信號(hào)之間的時(shí)間差應(yīng)盡可能的?。?P>殘余抖動(dòng)(Residual Jitter)。測(cè)試點(diǎn)與信號(hào)源之間所測(cè)量到的抖動(dòng)數(shù)量的差異?？山邮艿淖畲髿堄喽秳?dòng)等價(jià)于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間最小的抖動(dòng)預(yù)計(jì)量(budget)；

靜電放電(ESD)。外部連接器因曝露于外界，因而更易受到靜電放電的影響。更高的靜電放電率可提供更良好的保護(hù)。

TMDS 包括3個(gè)RGB數(shù)據(jù)和1個(gè)時(shí)鐘，共計(jì)4個(gè)通道(稱為1個(gè)TMDS連接或Single-link)的傳輸回路。TMDS是把8位的RGB視頻數(shù)據(jù)變換成10 位轉(zhuǎn)換最小化、DC平衡的數(shù)據(jù)，再完成數(shù)據(jù)的串行處理；接收端設(shè)備對(duì)串行數(shù)據(jù)解串行變成并行數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)換成8位視頻信號(hào)。因此，傳輸數(shù)字RGB數(shù)據(jù)需要3 個(gè)轉(zhuǎn)換最小化差分采樣信號(hào)構(gòu)成一個(gè)TMDS連接。為此可將圖2具體細(xì)化如圖3所示說(shuō)明。

圖3

每個(gè)通道提供165MHz帶寬，1個(gè)10位的TMDS傳輸通道速率達(dá)1.65Gb／s，3個(gè)TMDS通道速率達(dá)4.95Gb／s。若采用dual-1ink 連接方式，其帶寬可達(dá)330MHz，傳輸速率可達(dá)9.9Gb／s，支持1600Х1200@85Hz的UXGA或2048Х1536@75Hz的QXGA 圖像以及720p、1080i、1080p的HDTV視頻信號(hào)的無(wú)壓縮實(shí)時(shí)傳輸。

從上圖3可知，發(fā)送器分別將視頻、音頻信號(hào)變換并合成為接收器可接收的信號(hào)格式。然后，進(jìn)行HDCP加密處理以及TMDS編碼，將并行視頻、音頻等數(shù)據(jù)行串行化處理，以最小化差分信號(hào)形式進(jìn)行傳輸。在接收側(cè)進(jìn)行的處理與發(fā)送側(cè)順序相反。搭載HDCP的發(fā)送接收設(shè)備之間也利用DDC線進(jìn)行密碼鍵的認(rèn)證。這是一個(gè)使用了硬件ID的加密系統(tǒng)，發(fā)送側(cè)和接收側(cè)以一定間隔相互確認(rèn)進(jìn)行傳輸。HDMI搭載了認(rèn)證不成立或者中途不成立時(shí)圖像和音頻信號(hào)傳輸立即被中斷的強(qiáng)大內(nèi)容保護(hù)技術(shù)。

3、HDMI是DVI標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)和增強(qiáng)版

HDMI 是DVI標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)和增強(qiáng)版，支持音頻信號(hào)，改進(jìn)了DVI標(biāo)準(zhǔn)的不足，可以簡(jiǎn)單理解為：DVI+音頻=HDMI。HDMI接口小巧(與USB相當(dāng))，傳輸?shù)木€纜長(zhǎng)度15m，HDMI向下兼容DVI，HDMl也支持HDCP(高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù))，避免內(nèi)容非法拷貝，同時(shí)還支持VESA組織的EDID(擴(kuò)展顯示識(shí)別數(shù)據(jù))、DDC(顯示數(shù)據(jù)通道，用以讀出EDID)及DMT(監(jiān)視同步協(xié)議)。HDMI也采用TMDS編碼方式，TMDS具備RGB或YPbPr 色彩數(shù)據(jù)和時(shí)鐘，共4個(gè)通道(稱為1個(gè)連接)的系列傳輸回路，1個(gè)通道帶寬165MHz(4.95Gb／s)。顯示數(shù)據(jù)信道(DDC)是用于讀取表示接收側(cè)清晰度等顯示能力的擴(kuò)展顯示標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)(EDID)的信號(hào)線。搭載HDCP的發(fā)送接收設(shè)備之間也利用DDC線進(jìn)行密碼鍵的認(rèn)證。這是一個(gè)使用了硬件ID的加密系統(tǒng)，發(fā)送側(cè)和接收側(cè)以一定間隔相互確認(rèn)進(jìn)行傳輸。HDMI搭載了認(rèn)證不成立或者中途不成立時(shí)圖像和音頻信號(hào)傳輸立即被中斷的強(qiáng)大內(nèi)容保護(hù)技術(shù)。

4、HDMl在深色技術(shù)中的應(yīng)用頗受青睞。

4.1新版的HDMl l.3標(biāo)準(zhǔn)特征優(yōu)勢(shì)。

最新版的HDMl l.3標(biāo)準(zhǔn)，它具有高傳輸帶寬(10.2 Gb／s)、深色和“xvYCC”色彩等強(qiáng)大功能時(shí)，隨著視頻分辨率從標(biāo)清到高清的演化，視頻帶寬的不斷增加將是大勢(shì)所趨。其性能指標(biāo)：視頻帶寬為 340MHz(10Gbps)1080p，刷新率最高為120Hz；色深為24、30、36、48位；色彩空間為xvVCC 、RGB、YCbCr；音頻為杜比TrueHD、DTS-HD、SACD、DVD音頻、PCM、杜比數(shù)字、DTS；控制為CEC；連接器為迷你HDM、A 型。

HDMl 1.3版本傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)將具有更高的分辨率，呈現(xiàn)出來(lái)的清晰、明快的畫面內(nèi)容也將比以往更為豐富。HDMl 1.3版本的特點(diǎn)包括深色技術(shù)(DeepColor)帶來(lái)的更加生動(dòng)鮮明的色彩，以及多項(xiàng)其他改進(jìn)，如：更為出色的聲音與畫面的同步功能、支持無(wú)損高清音頻格式、xvYCC擴(kuò)展色譜以及全新的小型連接器等。從而為用戶帶來(lái)更為鮮艷的色彩和更為逼真的電視體驗(yàn)，解決了當(dāng)今高對(duì)比度顯示技術(shù)常見(jiàn)的帶狀干擾問(wèn)題。深色技術(shù)能夠在最暗的黑色值和最亮的白色值之間提供更多灰色陰影，從而提高了對(duì)比度增加后的顯示質(zhì)量，能在屏幕上呈現(xiàn)出更為流暢的色彩圖像。新版本還增加了對(duì)xvYCC色彩標(biāo)準(zhǔn)的支持，從而極大地?cái)U(kuò)展了現(xiàn)有高清電視的色譜，如高清DVD與藍(lán)光播放器等。深色技術(shù)還被應(yīng)用于最新的游戲機(jī)產(chǎn)品中，見(jiàn)設(shè)計(jì)方案框圖4所示，為游戲機(jī)玩家?guī)?lái)更為生動(dòng)的游戲體驗(yàn)。

圖4

上圖中HDMI發(fā)射器與接收呈器了可用體TI的TFP510與TFP501型芯片或Sil9134和Sil9133型芯片。

為了完全實(shí)現(xiàn)源設(shè)備和高清電視之間的高數(shù)據(jù)傳輸速率，系統(tǒng)所用電纜必須能夠處理更強(qiáng)的帶寬信號(hào)。值此討對(duì)當(dāng)今電纜均衡器新技術(shù)典型應(yīng)用作說(shuō)明。

4.2數(shù)字視頻均衡器新技術(shù)應(yīng)用

數(shù)字均衡器擴(kuò)展DVI／HDMI電纜的距離至60米，帶有±5kVESD保護(hù).擴(kuò)展數(shù)字視頻應(yīng)用至5米界限以外。現(xiàn)代的顯示器(LCD、DLP)和信號(hào)源 (DVD播放器、PC)能夠以原始的數(shù)字模式發(fā)送和接收視頻信號(hào)，這是保持圖像完整性的最佳方式。DVI／HDMI接口取代了模擬分量視頻和VGA互連，但最長(zhǎng)只能達(dá)到5米。如用MAX3815 DVI／HDMI數(shù)字視頻電纜均衡器突破了3米至5米的電纜長(zhǎng)度限制，將電纜距離延長(zhǎng)至60米。MAX3815特別適合于那些遠(yuǎn)離信號(hào)源的數(shù)字顯示器，例如LCD／DLP投影儀和LCD／等離子顯示屏等。見(jiàn)圖5所示。